山西省某地聯(lián)排土坯窯重大危險點加固改造技術的研究

王茂桑 史明祥

(山西省建筑科學研究院，山西 太原 030012)

1 概述

《中共中央國務院關于打贏脫貧攻堅戰(zhàn)三年行動的指導意見》明確了我國在2020年要確保全面脫貧，根據意見精神，山西省住建廳、省發(fā)改委、省財政廳聯(lián)合下發(fā)了《關于下達2017年農村危房改造任務的通知》(晉建村字〔2017〕37號)文件，對省內現(xiàn)存農村危險房屋展開加固改造工作，并委托我院對某示范村現(xiàn)存的大量土坯窯洞進行改造加固技術指導。

2 項目概況

該示范村有30余戶危房，主要為聯(lián)排土坯窯。土坯窯多為聯(lián)排布置，每戶3孔～5孔窯，窯寬和窯高多為2.6 m～2.8 m，如圖1，圖2所示為該村聯(lián)排土坯窯的典型示意圖。

3 聯(lián)排土坯窯主要危險點分析

經過調查走訪，該村土坯窯主要存在的危險點包括：窯內過道開裂、窯拱裂縫變形、窯腿受損、外墻受損、地基基礎不穩(wěn)、窯體滲水等。其中室內變形開裂嚴重影響了房屋的安全性，威脅使用者人身安全，隨時可能發(fā)育成為局部或整體坍塌事故，屬于重大危險點。

3.1 窯內過道開裂

窯內過道門洞頂兩側環(huán)向裂縫，該裂縫多為沿門洞兩側平行分布，裂縫兩側拱券土坯發(fā)生錯動，在土坯窯中該裂縫較普遍存在，如圖3所示。該裂縫主要由過道門洞頂土坯券拱及土坯間抗剪承載力不足引起，已嚴重影響窯體整體承載。

3.2 窯拱裂縫變形

窯拱縱向裂縫、縱橫向交錯裂縫，拱曲面明顯變形，見圖4。該危險主要因窯頂排水不暢，窯體土坯券拱受潮、浸水，土坯強度降低，造成窯拱承載力不足、發(fā)生變形；另外，少部分是因地基不均勻沉降、窯腿寬度不足所造成的。該類危險嚴重影響窯體整體承載。

4 聯(lián)排土坯窯加固維修方法

根據該村選定的試點土坯窯的病害情況，針對性提出以下加固維修處理辦法。

4.1 過道門洞磚拱券托換加固處理辦法

該方法是在過道門洞內新砌磚拱券托換原門洞土坯拱券，對過道門洞周圍窯體起到支撐托換加固作用，如圖5所示。

施工要求：

1)施工時應對窯拱券進行可靠支撐，確保結構安全；

2)磚砌拱券承重體系墻采用120 mm磚墻，門洞兩側采用240 mm磚墻，拱券采用一券磚拱，砌筑墻磚強度MU10燒結磚，砂漿采用M10水泥砂；

3)砌磚施工前，應對門洞周邊墻體鑿出砌墻厚度，磚墻底應設磚放腳基礎，基礎寬300 mm，高240 mm；

4)砌筑磚墻在120磚墻和240磚墻交接處應咬槎砌筑；

5)當過道門洞拱高小于300 mm時，拱頂可用預制鋼筋混凝土過梁代替券拱，混凝土過梁截面高度不小于180 mm，寬250 mm，梁底3φ12、梁頂2φ12、箍筋φ6@200；過梁可延墻厚方向設置3道，過梁與窯體間空隙應用水泥砂漿填實。

4.2 過道門洞鋼架支撐加固法

該方法是在過道門洞兩端設置鋼架，對過道門洞頂窯體起到支撐加固作用，加固示意圖如圖6所示。

施工要求：

1)立柱采用120 mm×60 mm×4 mm矩形薄壁方鋼管，橫梁采用120 mm×80 mm×4 mm矩形薄壁方鋼管。

2)立柱下設配筋混凝條形基礎，基礎高宜為200 mm，配筋為上下各3根φ12鋼筋，箍筋φ6@200；基礎頂設預埋板，立柱焊于預埋板上，預埋板錨筋4根φ12鋼筋，埋板-8×220×100 mm。

3)施工應先做基礎，后安裝立柱，最后橫梁置于立柱頂與立柱焊接，橫梁與原拱頂空隙用120 mm厚磚墻砌筑填實。

4)施工時應對過道門洞及周邊窯體進行可靠支撐。

5)立柱應緊貼原窯壁安裝，橫梁安裝時可局部伸入窯體內，鋼架安裝完成后，鋼架與窯體間空隙應采用細石混凝土或泥漿灌實。

6)有條件時在立柱頂部宜設橫向拉結，拉結構件可采用120 mm×60 mm×4 mm矩形薄壁方鋼管。

4.3 鋼架加鋼絲網復合加固法

該方法是在窯洞內部設置小截面拱形鋼管支架，并在鋼管支架上沿窯內壁輔設鋼絲網，在土坯窯洞內部形成鋼架支撐承重體系的加固方法，可提高土坯窯承載能力和改善土坯窯抗震性能，該方法可用于整體或局部窯體加固，加固示意圖如圖7所示。

施工要求：

1)根據窯洞實際情況確定拱型鋼架榀數、桿件截面尺寸、鋼架彎曲弧線，確定安放位置，拱型鋼架可采用焊接薄壁鋼管或熱軋無縫鋼管，鋼管截面不宜小于80 mm，壁厚不宜小于2 mm，每榀間距不宜大于1.8 m。

2)拱型鋼架應在工廠加工好后現(xiàn)場安裝，鋼架安裝前應放線，鋼架腳部應設基礎，基礎宜采用混凝土，設預埋板，鋼架腳部焊于預埋板上，混凝土基礎可預制，截面長300 mm，寬200 mm，高300 mm，基礎上表面標高不宜高于地面。

3)拱鋼架之間應設置檁條，檁條應沿拱圈均勻布置，沿拱圈方向設置不宜小于7道，間距不宜大于700 mm，鋼架底部應沿縱向設置檁條。檁條可采用薄壁方鋼管，鋼管截面不宜小于60 mm×60 mm，壁厚不宜小于2 mm，檁條與鋼架采用焊接連接。

4)鋼架頂部沿窯洞頂拱圈方向鋪設鋼網片，鋼網片鋪設應拉緊，與支架采用點焊搭配綁扎連接。

5)鋼架安裝完成后，應在鋼網片表面采用草泥灰或水泥砂漿進行抹面處理，并在鋼構件表面涂刷防銹漆。

6)鋼架安裝時應與窯墻壁留設10 mm左右空隙，以便鋼網片的鋪設，鋼架安裝完成后空隙應采用草泥灰或水泥砂漿填實。

7)采用內鋼架加固前，應對窯體裂縫進行修補，修補可采用草泥漿塞縫、抹灰處理。

8)鋼架用鋼材質量應滿足標準規(guī)范要求，鋼材焊接應符合規(guī)范要求。

4.4 鋼筋網混凝土內襯加固法

該方法是在土窯內設鋼筋混凝土面層，形成鋼筋混凝土殼體，從而對窯體起到整體支撐加固作用。鋼筋網混凝土內襯加固法示意圖如圖8所示。

施工要求：

1)鋼筋網宜采用HPB300鋼筋，直徑不小于8 mm，間距不宜超過250 mm，雙向組合分布；

2)鋼筋網與窯體間宜設錨固錨筋，用以固定鋼筋網，鋼筋網與窯體間距宜控制在20 mm，錨固筋可采用φ8鋼筋壓漿錨入窯體內，錨固深度不宜小于150 mm,錨固筋應梅花布置，間距不宜大于750 mm；

3)噴射混凝土面層厚度宜控制在60 mm～80 mm，鋼筋保護層厚度20 mm，噴射用混凝土強度等級不宜低于C25;

4)鋼筋混凝土面層底部應設基礎，基礎可采用素混凝土條形基礎，基礎寬度不宜小于500 mm，深度不宜小于300 mm;

5)混凝土面層及基槽分層噴射或支模澆筑。對土窯應先噴兩遍水泥漿掛面再進行細石混凝土分層噴射或支模澆筑；

6)混凝土表面應密實、平整，無裂縫、脫落、空鼓等現(xiàn)象。澆筑完成后應對混凝土進行養(yǎng)護。

4.5 窯體裂縫局部修復法

當土坯窯窯體內局部出現(xiàn)裂縫時，可針對性的對裂縫進行局部修復或加固處理。當裂縫為局部單條分布時，可沿裂縫分布壓設鋼絲網，然后抹面處理；當裂縫為局部多條分布或縱橫向交錯分布時，宜在裂縫分布范圍內增設焊接鋼筋拱架進行局部支撐加固，見圖9。

施工要求：

1)采用鋼絲網修復窯體裂縫時，應鑿除裂縫兩側1 m范圍抹灰，并對土坯砌塊表面進行清理，鋼絲網沿裂縫分布進行鋪設，鋼絲網每邊寬出裂縫不小于400 mm，鋼絲網應采用錨固筋與窯體進行錨固，固筋可采用φ6鋼筋沿裂縫兩側均勻壓漿錨入窯體內，錨固深度不宜小于120 mm,鋼絲網表面用草泥灰或水泥砂漿進行抹面。

2)采用焊接鋼筋拱架局部支撐加固時，可根據裂縫分布范圍均勻布置2榀～3榀鋼筋拱，每榀鋼筋拱間距宜為1 m左右，鋼筋拱可采用φ25的鋼筋制作，鋼筋拱間采用縱向短筋進行連接，形成鋼筋拱架，縱向短筋沿拱圈方向均勻布置，間距控制在500 mm左右，直徑不小于φ16。

3)采用焊接鋼筋拱架局部支撐加固時，宜將增設鋼筋網開槽安裝于窯體土坯砌塊內，安裝前應清除裂縫范圍內抹灰，并對土坯砌塊表面進行清理，根據鋼筋拱架布置進行放線開槽，后焊接安裝鋼架拱架，最后表面采用草泥灰或水泥砂漿進行抹面處理。

4)鋼筋拱腳部應設素混凝土基礎，尺寸可根據實際情況確定。

5)窯體裂縫修復、加固時，應對窯體局部進行可靠支撐，確保施工安全。

5 結論與建議

本文針對山西省某試點村的現(xiàn)存聯(lián)排土坯窯危險房屋的主要重大危險點進行了成因分析。在對試點房屋加固改造的過程中根據房屋病害情況針對性選擇加固改造處理辦法，當同種病害有多種加固改造方法時，將各種加固改造方法試點實施，以便后續(xù)農村危房改造借鑒、選擇，對日后的危險土窯洞加固改造工作有一定的參考意義。